Hoppa till innehållet

Nya metoder möjliggör en mer flexibel vattenkraft

Publicerad: 26 april 2021

Vattenkraft används för att balansera det svenska kraftnätet men rollen som reglerkraft medför stort slitage på turbinerna eftersom de ofta körs vid arbetspunkter de inte är designade för. Som ett led i arbetet för att möjliggöra en mer flexibel vattenkraft undersöker nu forskare vid Luleå tekniska universitet två nya metoder för att minska slitaget på vattenturbiner när de används som reglerkraft.

− De nya metoderna vi utvecklar kommer leda till en ökad prestanda och produktionsflexibilitet som i sin tur möjliggör en bättre integration i energisystemet. Vi ser även framför oss en minskad miljöpåverkan genom att förbättra användningen av vattnet, säger Michel Cervantes, professor i strömningslära vid Luleå tekniska universitet.

Målet med projektet AFC4Hydro, där Luleå tekniska universitet är en av parterna, är att utveckla, implementera och validera ett aktivt flödeskontrollsystem för att minska tryckpulsationer i vattenturbiner när de körs vid arbetspunkter de inte är designade för. Med aktivt menas att fysikaliska variabler som exempelvis tryck, töjning eller vibration kommer att mätas i realtid och beroende på om nivån på dessa bedöms som skadlig för turbinen så kommer ett flödeskontrollsystem att aktiveras.

Optimerar användningen av vattenresurserna

− Det unika med detta projekt är att vi kommer att validera kontrollsystemet i fyra olika skalor; allt ifrån en liten modellturbin med en effekt på 50 Watt här på universitetet, till en 200 Megawatts turbin i Norge under projektperioden, säger Michel Cervantes och fortsätter.

− Projektet ska möjliggöra att vattenturbinerna körs med ett mer varierande flöde. Detta bör optimera användningen av vattenresurser och bidra positivt till klimatförändringseffekterna. Vår forskning syftar till att minska tryckfluktuationerna, de inducerade belastningarna på strukturen och vibrationsnivåerna vid off-design. Som ett resultat ska turbinernas livslängd öka och kostnaderna för att förbättra deras prestanda minska.

Nära samarbete mellan akademi och industri

Vid Luleå tekniska universitet kommer en helt ny metod för att minska tryckpulsationer att utvecklas. Metoden går ut på att injicera vatten i turbinens sugrör.

− Fram till nu har det utvecklade kontrollsystemet för att minimera tryckpulsationer inom vattenkraft varit passiv och huvudsakligen behandlat konsekvenser, inte orsaker. Vår metod syftar till att kontrollera instabilitet som utvecklas i turbinen genom att manipulera strömningen på ett aktiv sätt och därmed åtgärda orsaken till tryckpulsationerna direkt, säger Michel Cervantes.

AFC4Hydro sker i samarbete med Universitat Politecnica de Catalunya (Spanien), Flow Design Bureau (Norge), Vattenfall och Stiftelsen Porjus vattenkraftcenter (Sverige) samt Statkraft (Norge). Projektet startade hösten 2019 och för tillfället pågår mätningar i modellturbinen på Luleå tekniska universitet.

Projektet har tilldelats 16 miljoner kronor från Horizon 2020 men finansieras även av Luleå tekniska universitet, Vattenfall och norska Statskraft. Arbetet involverar 8 anställda vid två institutioner på Luleå tekniska universitet.

Kontakt

Michel Cervantes

Cervantes, Michel - Professor

Organisation: Strömningslära, Strömningslära och experimentell mekanik, Institutionen för teknikvetenskap och matematik
Telefon: 0920-493014
Rum: E804 - Luleå»

Taggar